文 献 综 述

1.1概述

为有效控制燃煤电厂产生的温室气体，实现日益增长的用电需求与环境保护协

调发展，CO2减排问题就成为当前国内外的研究重点。燃烧前脱碳技术作为一种极具潜力的清洁能源技术，主要应用在以气化炉为基础的整体煤气化联合循环（Integrated Gasfication Combined Cycle, IGCC）发电过程，是利用高压下燃料与富氧发生化学反应，转化成氢气和一氧化碳混合气，经冷却后，进行催化重整反应，生成以氢气和二氧化碳为主的水煤气，并对其进行提纯和压缩。随后，高浓度的二氧化碳被分离出来，氢气则作为燃料送入燃气轮机，进行燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电。因此，不同于燃烧后脱碳技术， 燃烧前脱碳技术所需处理的气体压力高，CO2浓度大、杂质少，有利于实现CO2的高效脱除，也是最具潜力的洁净煤电技术。目前已开发的用于燃煤电厂CO2分离方法主要有物理吸收法、化学吸收法、膜法、吸附法等。但考虑到整体煤气化联合循环（IGCC）发电系统混合气特点，采用技术成熟度较高、CO2选择性好，吸收容量较大的物理溶剂吸收法将是现阶段较为理想的一种选择。基于此，本课题拟在典型CO2捕集工艺的基础上，结合实例，对相同工艺条件下的低温甲醇洗工艺、聚乙二醇二甲醚工艺、碳酸丙烯酯工艺进行模拟计算，并以脱碳过程所需的热量、冷量、电功以及溶剂损失等作为考察工艺运行费用和经济性的重要指标，来寻求脱碳成本最低的工艺线路，以初步确定最优的分离方法及其经济可行性。

1.2 物理吸收法

1.2.1 低温甲醇洗工艺（Rectisol法）

低温甲醇洗，也称（Rectisol工艺），是20世纪50年代初由德国林德公司和鲁奇公司联合开发的一种气体净化工艺，主要利用甲醇在低温下（-40℃至-60℃）对酸性气体溶解度极大的优良特性，进而脱除原料气中的酸性气体，已被广泛应用于国内外合成氨、合成甲醇、羰基合成、城市煤气、工业制氢和天然气脱硫等气体净化装置中CO2 和H2S的脱除。

甲醇热稳定性和化学稳定性好，在工艺操作条件下，可选择性脱除H2S和CO2，且气体净化度高，但甲醇毒性大，易对环境造成污染，故需要对排放的甲醇残液进行处理。由于在低温操作，对材质和制造技术要求较高，设备制造也有一定困难。此外，为回收冷量，换热设备特别多，流程复杂，换热设备费用大，绕管式换热器制造成本和难度相对较高。

1.2.2 聚乙二醇二甲醚工艺

聚乙二醇二甲醚，其分子式为CH3(OCH2CH2)nCH3（n=3～9），也称Selexol工艺，是由美国联合化学公司开发的一种高效脱硫脱碳工艺，可以有效脱除H2S、CO2和硫醇，但脱硫和脱碳过程必须分开进行，溶剂再生可通过多段闪蒸来实现。Selexol工艺主要应用于天然气、煤气转化制合成气、蒸汽转化合成气和炼厂气净化等过程，该工艺对CO2和H2S酸性气体分离果好，对设备腐蚀性小，但流程复杂，溶剂成本也比较高。此外，中国南化公司研究院于二十世纪 80 年代初，开发了一种与国外的Selexol工艺相似的NHD工艺，但二者所用的溶剂有所不同。